土木工程施工中深基坑支护的施工技术分析

沈华东，陈锋军

（1.绍兴市上虞园通市政工程有限公司，浙江绍兴 312300；2.浙江世诺建设工程有限公司，浙江 绍兴 312300）

1 引言

现代城市建设进程不断加快推动了土木工程的发展。为提高土地利用率，当代建筑不断挖掘地下空间，如地下停车场、地下商场等，同时土木建筑表现出高层化趋势[1]。在此形势下，无论是地下空间的挖掘还是建筑高层化，均涉及深基坑施工。为确保建筑稳定性，需根据土木工程实际条件，选择适宜的深基坑支护施工技术。

2 常见的深基坑支护施工技术

2.1 柱列式灌注桩排桩支护

土木工程中最为常见的支护是运用钢筋混凝土或灌注混凝土等形式制成的桩体，将桩体按照柱列式进行排列，借助灌注桩的制成作用起到支护效果。在土木工程中，柱列式灌注桩排桩支护多通过沉管灌注方式进行施工，沉管灌注排桩支护施工流程如图1 所示。但在该技术实际应用过程中，应根据深基坑现状及土木工程建设要求，科学设置灌注桩间距，此时可引用土拱效应法，按照式（1）进行计算。

图1 沉管灌注排桩支护施工流程

式中，Lmax为灌注桩间距；c 为土层黏聚力；B 为灌注桩宽度；φ为灌注桩支护内摩擦角；q 为岩土推力。

通常情况下，为保障土木工程建设安全性，按照式（1）得出灌注桩间距后，多将其与安全系数（0.85）相乘，将相乘结果作为最终灌注桩间距，以此可提升支护结构稳定性及深基坑安全性。

2.2 双排桩支护

双排桩支护是指设置两排混凝土桩体的形式，以连系梁为连接形成断面空间结构，该支护施工技术在复杂环境深基坑工程中较为常用，可良好预防深基坑变形情况。双排桩支护结构形式可根据深基坑情况而灵活布桩，具体如图2 所示，具有格构形、丁字形、梅花形、之字形、单三角形、双三角形等结构形式[2]。双排桩支护通过各个构件构建了一个超静定结构，受力稳定，形成较强稳定性结构，此外，双排桩支护结构无须设置内撑，故施工便捷，造价相对较低，且有助于控制工期，该支护形式在土木工程深基坑施工作业中具有良好的应用价值。

图2 双排桩支护结构形式

2.3 地下连续墙支护

地下连续墙支护需在专业设备支撑下实现，且需应用大量钢筋混凝土及钢筋笼材料，应用专业设备开挖沟槽，按照特定规格制作钢筋笼，将其置于沟槽内，后浇筑混凝土，以此形成连续且完整的混凝土墙，凭借该连续墙结构的支撑力提升深基坑强度，保障整体建设质量。地下连续墙支护有效改善了原土体的抗弯能力、抗剪能力以及防水能力，使土木工程可按照其建设要求完成施工，其可优化周边环境，降低事故发生率，效果显著。该支护施工技术在建筑密集区域施工作业中较为常用，可降低深基坑施工对于周边土体及建筑的影响，但该技术资源消耗量较大，财力、物力及人力成本较高，故其应用频率相对较低，但在建筑密集区域可发挥出良好作用。

3 深基坑支护施工技术在土木工程施工中的应用

3.1 工程概况

该工程为综合性建筑体，拥有住宅建筑、商用建筑、办公建筑，总建筑面积约为50.80 万m2，地上、地下分别为39 万m2、11.8 万m2。通常情况下，基坑挖深超过5 m 或设置3 层地下结构时被称之为深基坑。在该工程项目中，住宅区域与商业区域存在两个相对独立的基坑结构，均属于深基坑，两个区域之间运用宽度为18 m 的土体进行隔离。其中，商业区域基坑深度范围为9～18 m，基坑面积4.2 万m2，基坑周长1 020 m；住宅区域的基坑深度处于8～17.4 m 范围内，而基坑面积与基坑周长分别为3.2 万m2、920 m。

该工程以承台底为依据进行深基坑挖深，分析深基坑现状，最终制订了组合支护方案，旨在借助多种支护方式形成组合式支护，在土钉墙支护、预应力锚杆、灌注桩支护3 种施工技术协同应用下，保障深基坑结构稳定性与安全性。土木工程深基坑支护方案如表1 所示。

表1 土木工程深基坑支护方案

3.2 深基坑支护施工技术

3.2.1 旋挖灌注桩

结合该工程现有条件及深基坑情况，将旋挖灌注桩桩径参数定在0.8～1.0 m 范围内，桩长参数范围为20～25 m，其中桩筋需锚入冠梁一定深度。工程采用C30 强度的混凝土，待土方开挖至指定条件时，运用旋挖钻法方式进行灌注桩施工。深基坑旋挖灌注桩施工技术要点如下：（1）定位桩孔。按照施工设计定位桩孔并埋设护桩，在此期间不可破坏桩点，避免造成较大桩孔误差，因此，需做好深基坑施工现场观测，实现桩孔精准定位。（2）埋设护筒。以施工设计为依据明确护筒型号及尺寸参数，在土木工程中，护筒为厚度6 mm 的钢板筒，且钢板筒上方设有溢浆孔。护筒放置期间应使其中心与桩体中心重合，将误差控制在20 mm 以内，为避免出现护筒放置误差，可运用黏土夯实填筑在护筒周围，起到一定固定效果，以此确保支护桩在后续浇筑施工中不会倾斜，并可防止泥浆流失过多。（3）钻孔作业。工程钻机设备型号为CPS-10，将钻机安设至指定位置，吊起钻头将其缓慢放入护筒内。在实际施工期间，应先放入适量泥浆，后钻机入土，且钻进期间不可中断。若在钻进期间发现淤泥层，此时应增大泥浆浓度或减缓钻进速度，用于防止缩孔现象的出现。（4）混凝土浇筑。为保障桩体强度，可掺入适量减水剂，浇筑期间埋设导管，用于控制浇筑速度。在浇筑施工过程中，需注意调节导管深埋，防止混凝土流速失控而降低浇筑效果。

3.2.2 预应力锚杆

土木工程为增强深基坑支护效果，不仅设置了灌注桩结构，还增设了预应力锚杆。将预应力锚杆设置在稳定地层内部，通过增加预应力防止深基坑围护位移，在该工程项目中，锚杆材料为φ16 mm 规格的精轧螺纹钢，锚杆施工孔径为18 cm，按照图3 所示流程进行施工。预应力锚杆结构可有效控制地层结构，并防止结构物变形，待施加预应力后可提高地层稳定性，效果较好。

图3 土木工程预应力锚杆施工流程

3.2.3 土钉墙施工

应用C20 强度混凝土进行土钉墙支护施工，工程钢筋网片为双向筋形式，在实际铺设过程中，要求钢筋网片搭接长度至少30 cm，以此保障整体结构质量，同时在特定位置安设土钉。土钉墙注浆材料为P·C32.5 规格的复合硅酸盐水泥，按照0.5∶1 的比例控制水灰比，同时在注浆期间注意调节注浆锚固体强度。在施工期间，应进行两次土钉注浆作业，第一次注浆为常压注浆，第二次注浆为高压注浆，于50%土钉长度内注浆，将注浆压力控制在3.5 MPa 范围内，值得注意的是，两次注浆应间隔20 h 左右。

3.2.4 PHC 管桩支护

某工程的商业区域与住宅区域深基坑中间部位设置了PHC 管桩支护， 为保障支护效果， 管桩型号规格为500-125-AB。施工期间应按照设计要求，采用焊接的方式连接固定纵横钢筋的交接位置，以桩顶设计标高为依据确定锚固长度，要求纵筋长度多出一定部分，将其锚入桩顶冠梁内。应用C40 强度的微膨胀混凝土作为PHC 管桩灌芯材料，此外为削弱挤土效应，保障成桩质量，采取“隔根跳打”的方式进行施工，结合深基坑实际情况控制PHC 管桩数量，并将接桩位置设置在桩身底部，采用满焊的方式将其与桩端钢板连接。

3.3 施工监测

为全面控制深基坑支护施工质量，在工程施工过程中，从水平位移、顶部沉降、土体深层位移3 个方面对基坑围护进行监测。

1）水平位移。该工程在商业区域的基坑围护顶部设置了19 个水平位移监测点，结果显示，在开挖初期出现了较大的水平位移，但位移变化速率逐渐平缓，其中深基坑北侧水平位移最大，为27 mm，区域部分的水平位移变化较小，均符合工程设计要求。

2）顶部沉降。将围护顶部四侧位移变化最大点位设置为沉降监测点，发现深基坑北侧出现19.7 mm 的最大沉降变化，其余3 侧沉降变化均小于16 mm，均符合设计要求。随着支护结果的设置，沉降现象逐渐消失，围护结构趋于稳定。

3）土体深层位移。对深基坑围护后的土体深层位移变化进行监测，经观测后发现土体深层位移变化相对较小，均小于13.5 mm，通过土体深层位移施工监测，发现深基坑上部分的土体深层位移出现较大变化，但随着施工进程的推进，土体趋于稳定，并未对深基坑支护施工产生干扰影响[3]。经全方位施工监测作业后，发现本次深基坑支护施工效果较好，水平位移、顶部沉降、土体深层位移变化数值均处于要求范围内。

4 结语

综上所述，深基坑结构在土木工程建设施工中愈发常见，为提升土木工程建设质量，消除不稳定因素，需立足于土木工程实际情况，做好现场勘查，经综合分析后确定深基坑支护形式。在土木工程中，其建设情况相对复杂，可选择组合支护形式，将土钉墙支护、灌注桩支护、锚杆支护3 种技术进行组合，以此最大限度地保障深基坑支护效果。